一种空间目标可靠连接系统技术方案

一种空间目标可靠连接系统，涉及航天器在轨服务技术领域；安装底座和n个支撑腿结构；支撑腿结构包括支撑杆、第一连接杆、第二连接杆、第一单向转向机构、第二单向转向机构、球关节和柔性足垫；其中，支撑杆的顶端与安装底座固定连接；第一连接杆的轴向一端通过第一单向转向机构与支撑杆的底端连接；第一连接杆的轴向另一端通过第二单向转向机构与第二连接杆的轴向一端连接；球关节与第二连接杆的轴向另一端连接；柔性足垫固定安装在球关节的底部；本发明专利技术提供了一种针对于空间目标表面的可靠连接系统，当服务飞行器连接到目标以后可执行多种任务。

A Reliable Connection System for Space Targets

【技术实现步骤摘要】
一种空间目标可靠连接系统
本专利技术涉及一种航天器在轨服务
，特别是一种空间目标可靠连接系统。
技术介绍
在轨航天器发生故障或失效后将造成空间资源的巨大浪费，对其抓捕、刚性连接后可实施在轨维修或离轨等操作，使故障卫星载荷任务能力得以延续，或释放重要轨道资源，可取得十分重要的经济效益和社会效益。为了便于实施在轨维修维护等操作，其基本前提通常是服务航天器采用刚性连接机构或机械臂捕获目标航天器最终使得服务航天器和目标航天器处于相对静止状态。从国内外刚性连接机构和机械臂的发展现状来看，虽然在合作目标对接任务中较为成熟，但对于具有一定的姿态机动能力或处于翻转状态的非合作目标，因捕获机构需要与预定捕获位置动态精确对准，这就对飞行器的相对运动(相对位置、速度、姿态、姿态角速度)控制能力提出了苛刻的要求。同时对于高度大于3万公里的GEO轨道，受测控精度、遥操作时延等因素影响，常用的刚性对接将面临很大的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种空间目标可靠连接系统，实现了针对于空间目标表面的可靠连接，当服务飞行器连接到目标以后可执行多种任务。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种空间目标可靠连接系统，包括安装底座和n个支撑腿结构；其中，安装底座为水平放置的圆盘结构；安装底座同轴固定安装在外部飞行器的下表面；n个支撑腿结构呈环形分布均匀固定安装在安装底座的下表面；n为正整数，且4≤n≤10。在上述的一种空间目标可靠连接系统，所述的支撑腿结构包括支撑杆、第一连接杆、第二连接杆、第一单向转向机构、第二单向转向机构、球关节和柔性足垫；其中，支撑杆的顶端与安装底座固定连接；第一连接杆的轴向一端通过第一单向转向机构与支撑杆的底端连接；第一连接杆的轴向另一端通过第二单向转向机构与第二连接杆的轴向一端连接；球关节与第二连接杆的轴向另一端连接；柔性足垫固定安装在球关节的底部。在上述的一种空间目标可靠连接系统，所述的支撑杆包括顶板和2个侧板；其中，顶板方形板状结构；顶板的上表面实现与安装底座固定连接；2个侧板轴向竖直固定安装在顶板相对两条边的两侧；2个侧板的底端对称设置有安装通孔；实现第一单向转向机构的穿过；支撑杆的轴向竖直长度为38-42mm。在上述的一种空间目标可靠连接系统，所述的第一连接杆包括第一中间段和2个第一侧壁板；2个第一侧壁板对称放置；第一中间段设置在2个第一侧壁板之间实现连接；2个第一侧壁板的轴向顶端对称设置有第一顶部通孔；2个第一侧壁板的轴向底端对称设置有第一底部通孔；2个第一顶部通孔套装在第一单向转向机构，实现与侧板的旋转连接；第一连接杆长度为48-52mm。在上述的一种空间目标可靠连接系统，支撑杆保持竖直方向；第一连接杆与支撑杆的初始连接夹角为135°；在第一单向转向机构的作用下，第一连接杆只能绕第一单向转向机构做顺时针转动；第一连接杆的转动范围为0°-95°。在上述的一种空间目标可靠连接系统，第二连接杆包括第二中间段和2个第二侧壁板；2个第二侧壁板对称放置；第二中间段设置在2个第二侧壁板之间实现连接；2个第二侧壁板的轴向顶端对称设置有第二顶部通孔；2个第二侧壁板的轴向底端对称设置有第二底部通孔；2个第二顶部通孔套装在第二单向转向机构，实现与2个第一底部通孔连接；第二连接杆长度为58-62mm。在上述的一种空间目标可靠连接系统，第二连接杆与第一连接杆初始连接时，第二连接杆与支撑杆为竖直平行；在第二单向转向机构的作用下，第二连接杆只能绕第二单向转向机构做逆时针旋转；第二连接杆的转动范围为0°-95°。在上述的一种空间目标可靠连接系统，所述2个第二底部通孔通过旋转轴与球关节连接；球关节实现绕旋转轴的旋转角度为-15°～15°。在上述的一种空间目标可靠连接系统，其特征在于所述柔性足垫为矩形板状结构；柔性足垫三层结构，从上至下分别为支撑板、缓冲结构和胶粘结构；支撑板实现与球关节底端的固定连接；胶粘结构实现对外部空间目标表面的黏贴。在上述的一种空间目标可靠连接系统，所述缓冲结构采用厘米级软性硅橡胶材料；胶粘结构采用毫米级软性硅橡胶薄膜材料。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术中对空间目标连接方法采用低速撞击、粘性材料连接方式，实现方式简单，操作方便；(2)本专利技术中对空间目标连接方法具有一定的随形能力，对空间两体连接时的姿态偏差有很强的适应性，保证了空间两体连接的高可靠性；(3)本专利技术中对空间目标连接方法具有一定的阻尼缓冲能力，对空间两体连接时的相对速度偏差有很强的适应性，保证了空间两体连接的高可靠性。附图说明图1为本专利技术连接系统示意图；图2为本专利技术安装底座示意图；图3为本专利技术支撑腿结构示意图；图4为本专利技术支撑杆结构示意图；图5为本专利技术第一连接杆结构示意图；图6为本专利技术第二连接杆结构示意图；图7为本专利技术柔性足垫结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：本专利技术提供一种空间目标可靠连接系统，安装附着机构、获取外部空间目标表面信息及确定附着连接位置、抵近外部空间目标附近的飞行控制、提供附着连接所需的合适的撞击速度。附着机构一端固定在飞行器本体外端面，另一端端面覆盖有粘性材料，附着机构有以下作用：空间两体连接时的几何偏差纠正及外部空间目标复杂表面状态适应性、空间两体连接时的阻尼缓冲、对目标卫星附着连接的实现。如图1所示为连接系统示意图，由图可知，一种空间目标可靠连接系统，包括安装底座8和n个支撑腿结构；其中，如图2所示为安装底座示意图，由图可知，安装底座8为水平放置的圆盘结构；安装底座8同轴固定安装在外部飞行器的下表面；n个支撑腿结构呈环形分布均匀固定安装在安装底座8的下表面；n为正整数，且4≤n≤10；支撑腿结构采用铝合金材料。如图3所示为支撑腿结构示意图，由图可知，支撑腿结构包括支撑杆1、第一连接杆2、第二连接杆3、第一单向转向机构4、第二单向转向机构5、球关节6和柔性足垫7；其中，支撑杆1的顶端与安装底座8固定连接；第一连接杆2的轴向一端通过第一单向转向机构4与支撑杆1的底端连接；第一连接杆2的轴向另一端通过第二单向转向机构5与第二连接杆3的轴向一端连接；球关节6与第二连接杆3的轴向另一端连接；柔性足垫7固定安装在球关节6的底部。针对倾斜表面，依赖于球副的随形适应性即可实现随形能力。多足配合：本专利技术针对外部空间目标复杂表面状态，除了球关节6的随形适应性外，由于吸能部件弹簧可以在较小力作用下被压缩，确保了随着表面的起伏，每个支撑腿结构压缩的程度不一致，从而通过多足配合的方式适应了复杂表面状态。如图4所示为支撑杆结构示意图，由图可知，支撑杆1包括顶板11和2个侧板12；其中，顶板11方形板状结构；顶板11的上表面实现与安装底座8固定连接；2个侧板12轴向竖直固定安装在顶板11相对两条边的两侧；2个侧板12的底端对称设置有安装通孔；实现第一单向转向机构4的穿过；支撑杆1的轴向竖直长度为38-42mm。如图5所示为第一连接杆结构示意图，由图可知，第一连接杆2包括第一中间段21和2个第一侧壁板22；2个第一侧壁板22对称放置；第一中间段21设置在2个第一侧壁板22之间实现连接；2个第一侧壁板22的轴向顶端对称设置有第一顶部通孔23；2个第一侧壁板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间目标可靠连接系统，其特征在于：包括安装底座(8)和n个支撑腿结构；其中，安装底座(8)为水平放置的圆盘结构；安装底座(8)同轴固定安装在外部飞行器的下表面；n个支撑腿结构呈环形分布均匀固定安装在安装底座(8)的下表面；n为正整数，且4≤n≤10；支撑腿结构采用铝合金材料。

【技术特征摘要】
1.一种空间目标可靠连接系统，其特征在于：包括安装底座(8)和n个支撑腿结构；其中，安装底座(8)为水平放置的圆盘结构；安装底座(8)同轴固定安装在外部飞行器的下表面；n个支撑腿结构呈环形分布均匀固定安装在安装底座(8)的下表面；n为正整数，且4≤n≤10；支撑腿结构采用铝合金材料。2.根据权利要求1所述的一种空间目标可靠连接系统，其特征在于：所述的支撑腿结构包括支撑杆(1)、第一连接杆(2)、第二连接杆(3)、第一单向转向机构(4)、第二单向转向机构(5)、球关节(6)和柔性足垫(7)；其中，支撑杆(1)的顶端与安装底座(8)固定连接；第一连接杆(2)的轴向一端通过第一单向转向机构(4)与支撑杆(1)的底端连接；第一连接杆(2)的轴向另一端通过第二单向转向机构(5)与第二连接杆(3)的轴向一端连接；球关节(6)与第二连接杆(3)的轴向另一端连接；柔性足垫(7)固定安装在球关节(6)的底部。3.根据权利要求2所述的一种空间目标可靠连接系统，其特征在于：所述的支撑杆(1)包括顶板(11)和2个侧板(12)；其中，顶板(11)方形板状结构；顶板(11)的上表面实现与安装底座(8)固定连接；2个侧板(12)轴向竖直固定安装在顶板(11)相对两条边的两侧；2个侧板(12)的底端对称设置有安装通孔；实现第一单向转向机构(4)的穿过；支撑杆(1)的轴向竖直长度为38-42mm。4.根据权利要求3所述的一种空间目标可靠连接系统，其特征在于：所述的第一连接杆(2)包括第一中间段(21)和2个第一侧壁板(22)；2个第一侧壁板(22)对称放置；第一中间段(21)设置在2个第一侧壁板(22)之间实现连接；2个第一侧壁板(22)的轴向顶端对称设置有第一顶部通孔(23)；2个第一侧壁板(22)的轴向底端对称设置有第一底部通孔(24)；2个第一顶部通孔(23)套装在第一单向转向机构(4)，实现与侧板(12)的旋转连接；第一连接杆(2)长度为48-52mm。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维春，陈新龙，朱孟萍，宋琦，陈大可，张翔翼，刘俊良，任雅静，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11